ES2205561T3 - Procedimiento para la deteccion del fallo de una bateria de vehiculo automovil. - Google Patents
Procedimiento para la deteccion del fallo de una bateria de vehiculo automovil.Info
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Abstract
Procedimiento para la detección del fallo de una batería de vehículo automóvil, comprendiendo dicho vehículo un motor de combustión interna arrastrado en rotación durante una fase de arrastre por un arrancador conectado con la batería del vehículo, desarrollándose esta fase de arrastre durante una fase de arranque del motor, consistiendo dicho procedimiento en analizar la evolución de la tensión de descarga en las bornas de la batería en función del tiempo y que comprende las etapas siguientes: - la medida de dos valores sucesivos respectivos U1 y U2 de la tensión de descarga de la batería durante la fase de arrastre del motor del vehículo automóvil, - el cálculo de la diferencia de los valores de tensión medidos, y - la determinación del estado de carga de la batería a partir de esta diferencia, caracterizándose dicho procedimiento porque la medida de los dos valores sucesivos, respectivamente U1 y U2, se realiza a instantes que corresponden a dos ciclos consecutivos del motor, y porquela diferencia de tensión
Description
Procedimiento para la detección del fallo de una
batería de vehículo automóvil.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la detección del fallo de una batería de
vehículo automóvil. De una manera más particular, el procedimiento
según la invención está destinado a ser implantado en una
calculadora electrónica enmarcada en un vehículo automóvil, y para
advertir al conductor de un fallo próximo de la batería.
Existe ya un cierto número de procedimientos para
la detección del fallo de la batería. Los procedimientos mas
conocidos consisten en medir la tensión de descarga de la batería
cuando esta está desconectada del vehículo. Esto apenas se practica
para una vigilancia regular del estado de carga de la batería.
Igualmente existen procedimientos para la
detección del fallo de una batería, implantados en una calculadora
electrónica, enmarcada a bordo de un vehículo y que no necesita
desconexión de la batería. Un procedimiento de este tipo se ha
descrito por ejemplo en el documento US 4 937 528. Sin embargo, la
realización de este procedimiento necesita la vigilancia de un
número importante de parámetros y, por lo tanto, la adición de
captadores específicos, lo que aumenta tanto mas el coste de
realización.
El documento FR 2 694 660 describe, por su parte,
un dispositivo para la detección del fallo de elementos de batería
para una batería destinada a alimentar un dispositivo de
alimentación sin interrupción. Un dispositivo de este tipo no está
destinado a ser utilizado en un vehículo automóvil. Este documento
enseña, sin embargo, el modo en que se mide la evolución de la
presión de descarga de la batería a través del tiempo para
determinar cualquier signo de fallo. A este efecto, se presupone que
la tensión de descarga varía casi de manera lineal en el tiempo.
Pero en el caso de una batería que alimenta un vehículo automóvil,
la tensión de descarga de la batería durante la fase de arranque del
motor está ampliamente perturbada por el funcionamiento del motor.
Principalmente, esta tensión de descarga no es una función lineal
del tiempo. En efecto, el funcionamiento del motor provoca
oscilaciones importantes de esta tensión de descarga durante la
fase de arranque. Por este motivo, el seguimiento simple a
intervalos de tiempo determinados de la evolución de la tensión de
descarga de la batería no es directamente significativo de su
estado de carga y no son aplicables las enseñanzas del documento FR
2 694 660.
El documento DE 3901680 describe un procedimiento
para la vigilancia de la posibilidad de arranque en frío de una
batería de motor de combustión interna. A este efecto, propone
medir la evolución de la tensión de la batería durante la fase de
arranque y deducir, de la diferencia entre la tensión máxima y la
tensión mínima media, el estado de carga de la batería. Sin embargo,
estas tensiones máxima y mínima se miden en instantes arbitrarios
del ciclo de combustión, y su diferencia aritmética es, por lo
tanto, función del estado de la batería y de las fluctuaciones
normales del ciclo de combustión. Un procedimiento de medida de
este tipo no permite vencer perturbaciones relacionadas con el ciclo
de combustión del motor.
El objeto de la presente invención consiste en
paliar estos inconvenientes y, principalmente, el proponer un
procedimiento para la detección de fallo de la batería de vehículo
automóvil durante la fase de arrastre del motor, siendo dicho
procedimiento principalmente capaz de vencer las perturbaciones
relacionadas con el ciclo de combustión del motor. Se trata, además,
de medir el menor número posible de parámetros y de no utilizar
captadores específicos. En caso de fallo ligero (es decir que no
entrañe la falta de puesta en marcha del vehículo), se desea que el
conductor sea advertido igualmente del estado de baja carga de la
batería con el fin de efectuar una recarga o un cambio de la batería
antes que esta esté completamente vacía.
A este efecto, la presente invención se refiere a
un procedimiento para la detección de fallo de una batería de
vehículo automóvil del tipo que consiste en analizar la evolución de
la tensión de carga en las bornas de la batería en función del
tiempo, caracterizado porque comprende:
- -
- la medida de dos valores sucesivos (U_{1}, U_{2}) de la tensión de descarga de la batería, durante la fase de arrastre del motor del vehículo automóvil, durante dos puntos muertos altos consecutivos,
- -
- la realización de una diferencia de los valores de tensión medidos, y
- -
- la deducción de si la batería está cargada o presenta fallo.
De este modo, cuando se efectúan medidas de la
tensión de descarga a instantes perfectamente determinados del
ciclo de combustión del motor, es posible poner en evidencia signos
de fallo de la batería, sin captadores específicos, y venciéndose
las perturbaciones relacionadas con el ciclo de combustión del
motor. La medida de la tensión de la batería se ha utilizado ya, en
efecto, en las calculadoras para el control del funcionamiento del
motor.
El hecho de realizar las medidas de tensión de
descarga de la batería en estos puntos de funcionamiento
específicos permite determinar muy rápidamente (durante algunas
vueltas del motor de la fase de arrastre) si la batería está
correctamente cargada o no. En efecto, la medida de la tensión de
la batería fuera de la fase de arranque está perturbada porque, una
vez que el motor ha arrancado, la batería se recarga por el
alternador. Por lo tanto es mucho más complicado tratar de
determinar el estado de carga de la batería y, sobre todo, su
capacidad para asegurar un arranque correcto del vehículo fuera de
la fase de arrastre del motor. El estado de carga de la batería y,
sobre todo, su capacidad para asegurar un arranque correcto del
vehículo fuera de la fase de arrastre del motor.
Se observará que la indicación de un fallo de la
batería está dada por una simple diferencia entre los valores de la
tensión en dos puntos de funcionamiento específicos
consecutivos.
Otros objetos, ventajas y características de la
invención se pondrán de manifiesto, por otra parte, por la
descripción que sigue, a título de ejemplo no limitativo, y con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista esquemática, que
representa la evolución de la tensión de descarga en las bornas de
una batería durante la fase de arranque y la puesta en marcha,
cuando la batería está correctamente cargada,
- la figura 2 es una vista esquemática, análoga a
la figura 1, para una batería ligeramente descargada o parcialmente
usada,
- la figura 3 es una vista esquemática, análoga a
la figura 1, para una batería descarga de una manera muy fuerte o
muy usada,
- la figura 4 ilustra el procedimiento para la
detección de fallo, según la invención, en el caso de una batería
que está descargada de una manera muy fuerte, y
- las figuras 5a y 5b ilustran, de manera
esquemática, respectivamente la evolución de la tensión de una
batería y la evolución de la media progresiva de esta misma
tensión.
En primer lugar recordaremos cual es la evolución
de la tensión en las bornas de una batería durante el arranque del
vehículo automóvil.
Haciendo referencia a la figura 1, se memoriza,
antes del arranque del vehículo, la tensión U_{0} suministrada
por la batería. A continuación, la tensión U suministrada por la
batería, es solicitada durante la fase de puesta en marcha mecánica
(fase I) se ha materializado por una línea vertical en el instante
t_{0} en el que el conductor gira la llave de contacto en la
cerradura de contacto. El contactor del arranque se cierra, lo que
entraña una fuerte punta de corriente y una caída correspondiente de
la tensión en las bornas de la batería. Esta caída de tensión
\DeltaU no está relacionada más que parcialmente con la
importancia de la descarga de la batería y con su
envejecimiento.
En el instante t_{1} (fase II), el arranque
comienza a arrastrar el motor térmico. La tensión de la batería
presenta entonces ondulaciones sensiblemente sincronizadas con las
compresiones del motor. Esta fase de arrastre del motor se
caracteriza por lo tanto por una serie de ondulaciones. Cada uno de
los mínimos sucesivos corresponde a una compresión del motor
térmico.
Desde el momento en que el motor térmico ha
arrancado (lo que ha llevado a cabo al cabo de aproximadamente ocho
compresiones, a veces menos), la tensión comienza a remontar.
Entonces se está en la fase III de arranque del motor.
Cuando el motor gira a una velocidad suficiente,
el alternador comienza entonces a suministrar corriente y la
tensión en las bornas de la batería se estabiliza (fase IV
denominada de puesta en marcha estabilizada).
En función de la fase durante la cual la tensión
de la batería es medida, se concibe fácilmente que la medida de la
tensión de la batería debe ser interpretada de manera diferente.
Según la presente invención, se ha señalado que,
durante la fase de arrastre del motor (fase II), la pendiente media
(P) de la pluralidad de ondulaciones puede ser de tres tipos
diferentes. Para mayor claridad, esta pendiente P ha sido
esquematizada en los dibujos por la línea P.
Como se ha representado en la figura 1, esta
pendiente P puede ser ascendente. En este caso, los mínimos de
tensión tomados para compresiones sucesivas del motor (puntos
muertos altos consecutivos) son crecientes. Una curva de este tipo
pone en evidencia una batería correctamente cargada.
En el caso de la figura 2, se señala que los
mínimos sucesivos son globalmente constantes. La línea P, que
representa la pendiente de esta curva, es horizontal. Una curva de
este tipo es característica de una batería poco cargada o
parcialmente usada. Una batería de este tipo necesita al menos una
recarga.
En el caso de la figura 3, se señala que los
mínimos sucesivos son globalmente crecientes. La pendiente P de
esta curva es decreciente y es característica de una batería
descargada de una manera muy fuerte o muy usada. Una batería de este
tipo debe ser cambiada y/o recargada.
Según la invención, teniendo en cuenta los
hechos ilustrados en las figuras 1 a 3, el procedimiento de
detección del fallo consiste en (figura 4):
- -
- la medida al menos de dos valores sucesivos U_{1}, U_{2} de la tensión de descarga de la batería, durante la fase de arrastre del motor automóvil, en los instantes t_{1}, t_{2} en los que el motor se encuentra en un punto de funcionamiento específico (por ejemplo, punto muerto alto),
- -
- la realización de la diferencia U_{1} - U_{2} de los valores de tensión medidos, y
- -
- la deducción de si la batería está cargada o presenta fallo, en función del signo de esta diferencia.
En efecto, cuando la diferencia sea mayor que
cero, esto significa que U_{1} es mayor que U_{2}. Ahora bien,
en este caso la pendiente P es decreciente. Por lo tanto se está en
el caso representado en la figura 4 y la batería está descargada de
una manera muy fuerte.
Por el contrario, cuando la diferencia U_{1} -
U_{2} es menor que cero, entonces U_{1} es menor que U_{2} y
la pendiente P es creciente. En este caso (representado en la figura
1), la batería está correctamente cargada.
Finalmente, en el caso en que la diferencia
U_{1} - U_{2} sea nula, entonces U_{1} es igual a U_{2}. La
pendiente de la curva es por lo tanto nula (línea horizontal) y la
batería es considerada como poco cargada y necesita una
recarga.
Así, mediante la simple realización de las
medidas de la tensión de descarga durante dos puntos muertos altos
sucesivos, es posible trazar una curva cuya pendiente P es
representativa del grado de carga de la batería.
Como variante (figuras 5a y 5b), es posible
trazar la media progresiva de la tensión medida en las bornas de la
batería. Esta media se ha representado en la figura 5b. En este
caso, cuando la derivada primera de esta media sea menor o igual que
cero, se habrá detectado un fallo de la batería.
El análisis de esta media se realiza de manera
clásica en lo que se refiere a la obtención de las derivadas
primera y segunda y no se detallará en este caso.
Cuando se utiliza la media progresiva de la
tensión medida, se efectúa, de hecho, una filtración de las medidas
de la tensión de tal manera que se minimizan las ondulaciones
debidas a las compresiones del motor durante la fase II de arrastre.
Se recuerda que la media progresiva de la tensión es una media
efectuada sobre los N puntos de medida de la tensión instantánea que
precede a la medida en curso.
Se observará que, además, es posible confirmar un
fallo de la batería previamente detectado si la media de las
tensiones de descarga durante la fase de arrastre es menor que un
umbral predeterminado en función de una temperatura de la
batería.
Se puede declarar que la batería está
"vieja" si la batería ha sido declarada defectuosa y si una
media de las tensiones de descarga durante la fase de arrastre es
menor que un umbral determinado en función de la temperatura y, en
este caso, se informa preferentemente al conductor que debe cambiar
la batería cuanto antes.
Se observará que la medida de la tensión U_{0}
suministrada por la batería antes de la puesta en contacto permite
determinar ya si la batería está vacía o es vieja. En efecto, si
esta tensión U_{0} es menor que umbrales determinados, se puede
suponer que existe un defecto (descarga, uso). Por el contrario,
cuando la tensión U_{0} es mayor que los umbrales determinados,
esto no significa automáticamente que la batería esté en buen
estado. En este caso, el procedimiento según la invención permite
proseguir el análisis y detectar defectos de carga o de
envejecimiento ocultos. Es posible prever una recarga reforzada
durante el rodaje del vehículo, cuando se haya puesto en evidencia
un efecto de carga (incluso ligero) por el procedimiento según la
presente invención. Esta recarga reforzada se realiza mediante un
pilotaje apropiado del alternador por ejemplo y asociada o no con
una limitación del consumo de los accesorios (calefacción, aparato
de radio para automóvil, ...).
Evidentemente, la presente invención no está
limitada a los modos de realización descritos anteriormente. De
este modo, la medida de la tensión de la batería podrá efectuarse
en otros puntos específicos del ciclo motor. En este caso lo
importante consiste en realizar medidas consecutivas de la tensión
de la batería a instantes correspondientes al menos a dos ciclos del
motor consecutivos.
Claims (6)
1. Procedimiento para la detección del fallo de
una batería de vehículo automóvil, comprendiendo dicho vehículo un
motor de combustión interna arrastrado en rotación durante una fase
de arrastre por un arrancador conectado con la batería del vehículo,
desarrollándose esta fase de arrastre durante una fase de arranque
del motor, consistiendo dicho procedimiento en analizar la evolución
de la tensión de descarga en las bornas de la batería en función
del tiempo y que comprende las etapas siguientes:
- -
- la medida de dos valores sucesivos respectivos U_{1} y U_{2} de la tensión de descarga de la batería durante la fase de arrastre del motor del vehículo automóvil,
- -
- el cálculo de la diferencia de los valores de tensión medidos, y
- -
- la determinación del estado de carga de la batería a partir de esta diferencia,
caracterizándose dicho procedimiento
porque la medida de los dos valores sucesivos, respectivamente
U_{1} y U_{2}, se realiza a instantes que corresponden a dos
ciclos consecutivos del motor, y porque la diferencia de tensión
formada es estrictamente U_{1} -
U_{2}.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los instantes que corresponden a dos
ciclos consecutivos del motor son puntos muertos altos.
3. Procedimiento de detección según las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se declara que
la batería presenta fallo si la diferencia entre las tensiones
medida U_{1} - U_{2} es menor o igual que cero.
4. Procedimiento de detección según la
reivindicación 1, caracterizado porque consiste además
en:
- -
- el cálculo de la media progresiva de las tensiones (U_{1}; U_{2}) de descarga medidas, y
- -
- la deducción de que la batería presenta fallo si la derivada primera de estas medida es menor o igual que cero.
5. Procedimiento de detección según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque consiste en:
- -
- la confirmación del fallo de la batería si la media de las tensiones de descarga fuera de la fase de arrastre es menor que un umbral predeterminado en función de una temperatura de la batería.
6. Procedimiento de detección según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
porque consiste en:
- -
- la declaración de que la batería es "vieja" si se declara que la batería presenta fallos y que una media de las tensiones de descarga, durante la fase de arrastre, es menor que un umbral predeterminado en función de la temperatura, que permite informar al conductor que debe cambiar la batería lo antes posible.
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